Основные типы внутриплитных дислокаций

Планетарная трещиноватость.Наиболее универсальным, повсеместно распространенным типом внутриплитных дислокаций является трещиноватость. Она наблюдается во всех горных породах, независимо от их возраста и литологичеокого состава, но в наиболее «чистом» виде, не искаженном другими деформациями, — в отложениях платформенного (плитного) чехла. Лучше всего ее можно наблюдать в карьерах. Мощным средством изучения планетарной трещиноватости оказались космические снимки, по данным дешифрирования которых составлены карты трещиноватости крупных регионов, например Эгейского, и целых стран, например всей Франции. Давно замечено, что именно трещиноватость горных пород предопределяет рисунок речной и овражной сети, а значит, и водораздельных гряд, и даже ледниковый рельеф областей древнего материкового оледенения контролируется ею (наблюдения А.И. Васильчук в Прионежье). Именно через рельеф и связанный с составом пород растительный покров трещиноватость главным образом и проявляется на космоснимках.

Статистическая обработка материалов показывает, что в своей ориентировке трещиноватость подчиняется определенной закономерности — лучи на розах-диаграммах отвечают трем парам сопряженных систем, из которых одна следует вдоль широт и меридианов и именуется ортогональной, а две других занимают диаональное положение: 300—120° и 330—150°. Эта закономерная ориентировка относительно оси вращения Земли может объясаяться лишь образованием трещиноватости и, как будет показано ниже, сети более крупных разломов вследствие напряжений, возникающих при изменении фигуры Земли, степени ее эллипсоидальности, при изменениях скорости ее вращения (чем больше эта скорость, тем земной шар более сплюснут, и наоборот). Но непосредственной причиной образования трещин служат диагенез и литификация осадочных пород и остывание магматических и метаморфических пород, происходящие в поле ротационных напряжений.

То обстоятельство, что планетарная трещиноватость сохраняет свою ориентировку, с небольшими вариациями, в породах самого разного возраста, говорит о большой устойчивости этой ориентировки, которая, казалось бы, трудно согласуется с изменчивостью положения литосферных плит, с их вращением по отношению к координатной сети земного шара. Аналогичное противоречие отмечается и для сети глубинных разломов (см. ниже). Наиболее просто это противоречие объясняет В.С. Буртман: уже существующая анизотропия делает энергетически более выгодным возобновление старых трещин и разломов по сравнению с заложением новых по новым направлениям, которые не могут отстоять от старых трещин больше чем на 15° (поскольку расстояние (между основными системами трещин составляет 30°). Но при этом прежняя ортогональная система может стать диагональной и наоборот.

Линеаменты.Термин «линеамент» был введен в литературу американским геологом У. Хоббсом в 1911 г. первоначально для обозначения вытянутых по одному направлению элементов рельефа и структуры. В дальнейшем этот термин применялся довольно редко, преимущественно для протяженных зон разрывных нарушений (например, Урало-Оманский линеамент). Он получил новое значение и широкое применение с началом дешифрирования космоснимков. На них достаточно отчетливо проявлены широкие (километры, первые десятки километров) и протяженные (многие сотни, нередко более тысячи километров) зоны концентрации трещин, разрывов, даек магматических пород, пересекающие как платформы, так и складчатые системы. Такие линеаментные зоны выделены на Русской плите (рис. 7.1). Установлены они и на Южно-Американской платформе, где один из них пересекает в северо-восточном направлении прибрежную позднедокембрийскую складчатую систему Рибейра и затем продолжается в глубь сннеклизы Параны, гюдчеркиваясь роем даек и магнитными аномалиями.

Рис 7.1. Линеаментные зоны Восточно-Европейской платформы по результатам дешифрирования космических снимков и анализа топографических карт (А.И. Полетаев, 1986):
1-4 — зоны субширотного, северо-восточного, субмеридионального и северо-западного простирания

Глубинные разломы.Начиная с 30-х годов нашего столетия исследователи стали обращать все большее внимание на существование разломов большой протяженности, длительного развития и большой глубины заложения, разделяющих разнородно построенные блоки земной коры. Впрочем, к этой категории можно отнести и намеченную еще в конце прошлого столетия А.П. Карпинским систему разрывных нарушений юга европейской части России, получившую в честь ее первооткрывателя название «линии Карпинского». В дальнейшем существование этой системы и ее большое значение было подтверждено В.Е. Хаиным, Н.Ю. Успенской и Р.Г. Гарецким, протянувшими ее далеко в Закаспий; Р.Г. Гарецкий назвал ее Сарматско-Туранским линеаментом. В 30-х годах текущего столетия была выявлена зона разрывных нарушений, отделяющая каледониды Северного от каледоно-герцинид Срединного Тянь-Шаня, названная линией Николаева, в честь крупного исследователя Тянь-Шаня В.А. Николаева. Позже были установлены Иртышская зона смятия на границе Рудного Алтая и Зайсанского прогиба (В.П. Нехорошев), крупная зона разрывов на Среднем Урале, термальная линия Копетдага (Н.И. Никшич). В 1938 г. В.И. Попов обратил внимание на наличие в Тянь-Шане крупных продольных разломов длительного развития, разграничивающих разные фациальные области; он назвал их дискорданогенными. Но решающую роль в становлении учения о глубииных разломах и в дальнейшем его быстром развитии в нашей стране сыграло появление в 1945 г. статьи А.В. Пейве «Глубинные разломы в геосинклинальных областях», основанной на материале Тянь-Шаня и Урала.

В 40-е годы крупные разломы рассматриваемого типа стали привлекать к себе внимание и за рубежом, особенно в работах немецкого геолога Г. Клооса и швейцарского геолога Р. Зондера, хотя там для них не было предложено специального термина. Р. Зондер предложил термин «регматическая сеть» для совокупности различно ориентированных систем разломов земного шара.

А.В. Пейве в более поздних работах 50—60-х годов значительно расширил свои первоначальные представления о глубинных разломах, раскрыв их значение в унаследованном развитии тектонических структур и процессах магматизма. Существование глубинных разломов нашло определенное подтверждение при проведении профилей глубинного сейсмического зондирования, особенно через фундаменты древних платформ (работы украинских геофизиков В.Б. Соллогуба и А.В. Чекунова по югу Восточно-Европейской платформы в частности).

Учение о глубинных разломах приобрело особую популярность у металлогенистов (В.И. Смирнов и др.), поскольку создавало определенную основу для понимания закономерностей размещения рудных месторождений. Эту популярность оно сохраняет и в настоящее время (работы Е.А. Радкевич и др.). Особенно привлекательна для металлогенистов идея о длительном развитии глубинных разломов и их устойчивом расположении как каналов, связывающих верхние горизонты коры с мантийными глубинами — источниками рудоносных флюидов. Эта идея широко использовалась и для критики мобилизма.

Между тем учение о глубинных разломах нуждается в серьёзном пересмотре с позиций тектоники плит, что мы и попытаемся сделать в дальнейшем изложении. Но сначала напомним исходные определение и признаки, по которым устанавливаются или во всяком случае устанавливались глубинные разломы. По определению А.В. Пейве, глубинный разлом должен обладать тремя особенностями — планетарной протяженностью, значительной (подразумевается мантийной) глубиной заложения и большой длительностью развития. Позднее была отмечена и четвертая особенность глубинного разлома: он разделяет блоки земной коры, отличающиеся по своей структуре, тектоническому режиму и исстории развития.

Первая из особенностей глубинных разломов — их протяженность — устанавливается по данным геологического картирования — сгущению параллельных разломов, повышению интенсивности складчатости, проявлениям основного и ультраосновного магматизма, динамометаморфизма (очень показательны зоны бластомилонитов), дешифрованию космических снимков, геофизическим данным, в частности по сочетанию «гравитационных ступеней» (резких перепадов значений силы тяжести) с линейными магнитными аномалиями, контакту блоков с разными простираниями и конфигурацией этих аномалий, данным ГСЗ о смещении поверхности Мохо, сгущению очагов землетрясений.

Вторая особенность — большая глубина заложения — наиболее объективно устанавливается по данным глубинного сейсмического зондирования (смещение поверхности Мохо), данным сейсмологии (очаги землетрясений), а также по присутствию основных и особенно ультраосновных магматитов.

Третья особенность — длительность развития — выявляется по резким различиям в фациальном характере и мощностях осадочных и вулканогенных толщ по обе стороны разлома, а также по продолжительности магматической деятельности вдоль линии этого разлома. Следует учитывать, что в активности разлома могут быть перерывы.

Четвертая особенность — различия в структуре и истории развития разделенных разломом блоков земной коры и литосферы — устанавливается как геологическими, так и геофизическими методами, о чем уже говорилось.

Приведенная характеристика глубинных разломов не вполне приложима к некоторым разрывным нарушениям, ранее рассматривавшимся как заведомо глубинные, например к краевым швам, по Н.С. Шатскому. Их расположение между континентальными платформами и внешними зонами складчатых сооружений, подстилаемыми той же континентальной консолидированной корой, показывает, что они занимают внутриплитное положение. Современные данные об их глубинном продолжении свидетельствуют, что это фронтальные пологие надвиги и шарьяжи материала внешних зон на смежную платформу. Это касается обоих примеров краевых швов, приведенных Шатским, — линии Логана (надвига Аппалачей на Канадский щит) и фронтального надвига Скандинавских каледонид на Балтийский щит. В последнем случае это выход на поверхность границы комплекса шарьяжпых пластин, корни которого следует искать приблизительно в 300 км западнее в Норвежском море и который на всю эту ширину подстилается породами Балтийского щита. Таким образом, краевые швы платформ не могут рассматриваться как глубинные разломы; истинные ограничения платформ находятся в глубине смежных складчатых сооружений, в частности на границе их внешних и внутренних зон.

Однако и к отнесению таких разломов к категории глубинных надо подходить с осторожностью. Одним из типичных примеров глубинного разлома всегда считался Главный Уральский разлом — граница внешних и внутренних зон Урала, надвиг последних на первые, сопровождаемый на всем огромном протяжении от Полярного Урала до Мугоджар выходами основных и ультраосновных пород. Но и здесь приходится заметить, что надвиг этот на глубине выполаживается и его выход на поверхность заведомо может отстоять на значительное расстояние от глубинных корней. Далее, основные и ультраосновные магматиты, выступающие вдоль Главного Уральского разлома, не синхронны, а древнее времени его образования. Более того, в тылу Главного Уральского разлома, по другую сторону Тагильского и Магнитогорского «синклинориев», на поверхность выступают породы докембрийского кристаллического фундамента, которые могут представлять продолжение фундамента Восточно-Европейской платформы, отделенное Тагильско-Магнитогорской покровной синформой.

Таким образом, отнесение Главного Уральского разлома к глубинным, на первый взгляд очевидное, в действительности вызывает серьезные сомнения. Пример Главного Уральского разлома показывает, что краевые надвиги внутренних зон складчатых сооружений, даже если они включают основные и ультраосновные магматиты, нельзя автоматически зачислять в разряд глубинных разюмов.

Понятию глубинных разломов полностью отвечают лишь так называемые сутуры, или швы, маркирующие зоны столкновения, коллизии литосферных плит. Это важнейшие элементы строения подвижных поясов. Их наиболее достоверным признаком является распространение офиолитов (т.е. древней коры океанского типа, обычно в виде меланжа), нередко испытавших метаморфизм высокого давления — низкой температуры (глаукофановые сланцы), который может затем смениться зеленосланцевым. Обычно это довольно крутые зоны, но нередко они обладают заметным наклоном. Швы эти разделяют крупные блоки коры и литосферы, иногда именуемые геоблоками (Л.И. Красный), резко отличающиеся по структуре и истории развития. Эти различия могут служить основанием для установления (хотя бы предположительного) сутур даже там, где отсутствуют выходы офиолитового меланжа и глаукофановых сланцев. По-видимому, эти образования здесь субдуцированы на недоступную наблюдению глубину. Заключительные движения в зонах сутур ориентированы в основном вертикально и нередко носят сдвиговый характер; часто это пластичные, или вязкие, сдвиги, подчеркиваемые полосами развития бластомилонитов, как в китайском хребте Циньлин. Но несколько ранее из этих зон могут оказаться выжатыми офиолитовые пластины, наползающие в виде шарьяжей на смежные континентальные блоки в одну сторону, как в зоне Инда — Цангпо в Гималаях, или в обе стороны, как в Севано-Зангезурской зоне на Малом Кавказе и на ее западном продолжении в Анатолии.

В дальнейшей своей истории сутуры вместе с разграничивающими их блоками могут войти в состав фундамента платформ, превращаясь тем самым из межплитных во внутриплитные структуры, и в пределах плит скрыться под осадочным чехлом. В этом случае прослеживание сутур осуществляется геофизическими методами — сейсмическими (ГСЗ), магнитометрическими (линейные магнитные аномалии) и др. Наиболее древние сутуры имеют позднеархейский — раннепротерозойский возраст; примером могут служить Криворожский разлом Украинского щита, разделяющий Кировоградский и Среднеприднепровский архейские блоки; Ботническо-Ладожская зона разломов на Балтийском щите между Свекофеннским и Карельским блоками; Становая зона на Алдано-Становом щите и др. К числу более молодых сутур относятся линия Николаева и Южно-Ферганская зона разломов в Тянь-Шане, Периадриатическая зона в Альпах и др. В некоторых случаях определение истинного положения сутурной зоны затруднительно, например на Урале, где она должна проходить где-то на его восточном склоне, или в герцинской структуре Большого Кавказа.

Древние, в том числе погребенные, сутуры образуют ослабленные зоны в литосфере внутренних частей континентов, и вдоль них нередко происходит разрядка внутриплитных напряжений и возникают разного рода дислокации. В общем сутуры — важнейшие элементы строения не только подвижных поясов, как было указано выше, но и континентов в целом, и с их выделения должно начинаться тектоническое районирование при составлении тектонических карт.

В строении складчатых поясов и образующихся на их месте платформ, точнее их фундамента, в том или ином виде могут сохраняться следы крупнейших трансформных разломов, существовавших на доорогенном этапе их развития. Такие поперечные зоны намечаются, например, в Северо-Американских Кордильерах, на продолжении гигантских трансформных разломов северо-восточной части Тихого океана — Мендосино и др.

Вопреки тому, что казалось естественным ожидать, многие крупнейшие сдвиги, образующиеся на поздних стадиях развития подвижных поясов, такие как Сан-Андреас в Калифорнии или Таласо-Ферганский в Тянь-Шане, вряд ли могут рассматриваться как настоящие глубинные разломы. Данные по сейсмичности показывают, что все очаги землетрясений находятся в верхней коре на глубине до 10—15 км. По-видимому, эти сдвиги затрагивают лишь верхнюю кору, которая здесь могла отслоиться от осальной литосферы. Таким образом, существование глубинных сдвигов, кроме тех, которые связаны с сутурами, вызывает сомнения. В этом случае нарушается та корреляция между длиной разлома и глубиной его проникновения в литосферу, которая былa установлена С.И. Шерманом.

Тем не менее крупные, планетарного масштаба сдвиги остаются важными внутриплитными структурами (рис. 7.2). Их протяженность может превышать 1000 км, а амплитуда достигает сотен километров: сдвиг Таньлу в Восточном Китае 550 км (по некоторым данным значительно больше), сдвиг Сан-Андреас в Калифорнии 580 км, Таласо-Ферганский и Ценральный Сихотэ-Алинский сдвиги порядка 200 км и т.д. Скорость смещения вдоль сдвигов может превышать 1 см/год, а при сейсмических толчках достигает нескольких метров, иногда более 10 м.

Рис. 7.2. Разлом Грейт-Тлен в Шотландии — палеозойский сдвиг. Пересек многофазный массив каледонских гранитоидов (см. реконструкцию на врезке) и сместил две его части более чем на 100 км, где они известны под названием Строншианских (С) и Фойерских (Ф) гранитов. По У. Кеннеди (1951), с изменениями:
1 — метаморфические сланцы серии Мойн, протерозой; 2—5 — каледонские гранитоиды: без расчленения (2), тоналиты (3), порфировидные гранодиориты (4), мелкозернистые биотитовые граниты (5), (6) — песчаники девона (олдред), перекрывающие гранитоиды

К разряду глубинных разломов-раздвигов могут быть отнесены образующиеся позднее континентальные рифтовые системы, учитывая их протяженность, длительность развития (нередко с большими перерывами) и проявления базальтового и щелочнобазальтового, а иногда и ультраосновного магматизма. В своем дальнейшем развитии они могут перерождаться в дивергентные границы плит, что мы и видим на примере Восточно-Африканской рифтовой системы, развитие которой уже привело к откалыванию Аравийской плиты и ведет в настоящее время к откалыванию Сомалийской плиты от Африканской.

Уже почти полвека назад, как указывалось выше, Р. Зондер в 1948 г. обратил внимание на то, что глубинные разломы ориентированы в определенных направлениях относительно оси вращения Земли и образуют в совокупности регматическую сеть, состоящую из трех систем разломов — ортогональной и двух диагональных, обнаруженных также при изучении планетарной трещиноватости (см. выше). Выше говорилось и о вероятном (если не единственно возможном) происхождении регматической сети, связанном с перестройкой фигуры Земли при изменении скорости или положения оси ее вращения. Приведено было и объяснение того, каким образом закономерная ориентировка разломов и трещин сохраняется, несмотря на крупные горизонтальные перемещения литосферных плит и их вращение. К сказанному необходимо добавить, что роль глубинных разломов при перемещениях плит отнюдь не является пассивной — именно по ним происходит раскол плит с образованием осей спрединга и трансформных разломов, которые тем самым ориентируются вдоль тех же «сакраментальных» направлении и служат теми рельсами, вдоль которых движутся плиты и их сегменты, разделенные трансформами.

Несмотря на то что в свете тектоники плит число разломов, которые могут быть отнесены к глубинным в их классическом понимании, должно быть ограничено и сама трактовка этих разломов изменена, их существенное значение в контроле размещения месторождений полезных ископаемых не подлежит сомнению. Это касается прежде всего раздвиговых, рифтовых структур. В океанах вдоль них наблюдается интенсивная гидротермальная деятельность с накоплением сульфидов ряда металлов, на континентах с рифтами также бывают связаны месторождения свинца, цинка, а главное, здесь над рифтами развиваются осадочные бассейны, в которых и образуются залежи нефти и газа. В сутурных зонах континентов в связи с присутствием гипербазитов и габбро встречаются месторождения хромитов, платины, асбеста и некоторые другие. В ослабленных зонах над сутурами в фундаменте древних платформ, особенно на их пересечениях, размещаются алмазоносные кимберлитовые трубки и т.д. Подробнее обо всем этом будет сказано в следующих главах.

Рис. 7.3. Вероятный механизм формирования сорванных относительно фундамента складчато-разрывных структур Пальмирид По М.Л. Коппу и Ю.Г. Леонову (1993):
1 — докембрий—палеозой; 2 — триас—юра, включая эвапориты; 3 — мел; 4 — палеоген; 5 — миоцен; 6 — плиоцен—квартер; 7 — разрывы; 8 — сжатие

Внутриплитные зоны складчатых дислокаций. Наряду с крупными складчатыми поясами, которые формируются на границах плит, существуют внутриплитные складчатые зоны, примеры которых достаточно многочисленны на всех материках и начинают обнаруживаться в океанах (в частности, Индийском — см. выше). В Европе можно отметить Кельтиберийские цепи в Испании, Куяно-Поморскую зону в Польше, в Азии — зону Пальмирид на Аравийском полуострове (рис. 7.3), Горный Мангышлак в Закаспии, в Африке — Высокий, Средний и Сахарский Атлас, зону Угарта, в Южной Америке — Сьерры Буэнос-Айреса, в Антарктиде — горы Элсуэрта, в Австралии — зону Амадиес, в Северной Америке — горы Ричардсона. Протяженность таких складчатых зон составляет сотни километров, ширина — многие десятки километров, складчатость значительно более умеренная по сравнению со складчатыми поясами, проявления магматизма обычно отсутствуют. Три обстоятельства существенны для понимания происхождения подобных складчатых зон: они, как правило, образуются над более древними рифтами, простираются параллельно ближайшим складчатым поясам, а время их деформации совпадает с эпохами деформаций последних. Во многих таких зонах в основании разреза залегают эвапориты. Довольно очевидно, что складчатые деформации обязаны напряжениям сжатия, исходящим из коллизионных орогенов, а локализация этих деформаций в ранее ослабленных зонах с утоненной литосферой, особенно с развитием эвапоритов, представляется вполне естественной.

Наиболее внушительным проявлением внутриплитной тектоники служит продолжающееся и в современную эпоху формирование крупных внутриконтинентальных орогенов, в первую очередь Центральноазиатского. Вопрос об их структуре, истории и происхождении выделен нами в специальную главу.